TIG Double-Electrode Welding: Insights into Electrical and Geometric Parameter Effects on Process Stability and Seam Quality

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Abstract

In dieser Studie wird das Wolfram-Inertgas-Doppelelektroden-Schweißverfahren (WIG-DE) untersucht. Die Motivation für die Entwicklung des WIG-DE-Verfahrens liegt in seinem Potenzial, die Produktivität und Vielseitigkeit, insbesondere für additive Fertigungsanwendungen, erheblich zu steigern. Der Schwerpunkt liegt auf der Wechselwirkung zwischen elektrischen Parametern und geometrischen Konfigurationen, um das Nahtergebnis zu analysieren. Es wird festgestellt, dass sich die Schweißnähte mit steigendem Strom und steigender Spannung verbreitern und ein elliptisches Einbrandprofil aufweisen, das sich bei höheren Strömen deutlich umkehrt. Größere Elektrodenwinkel, wie z. B. 50°, führten zu breiteren Schweißnähten und verbesserten das Aufschmelzen des Grundmaterials und die allgemeine Robustheit der Schweißnaht. Ein optimaler Elektrodenabstand erwies sich als entscheidend für die Stabilität des Lichtbogens und die Kontrolle des Schmelzbades. Enge Elektrodenabstände führen zu einem geringeren Lichtbogendruck und einer leicht elliptischen Lichtbogenform, die im Vergleich zu einem Ein-Elektroden-Verfahren mit demselben Gesamtstrom deutlich geringer ist. Größere Abstände führen zu einer Lichtbogentrennung und mehreren Lichtbogendruckmaxima. Hohe Schweißgeschwindigkeiten führen zu Instabilitäten, die eine Ablösung des Lichtbogens vom Schmelzbad bewirken, ein Phänomen, das durch die Richtungsabhängigkeit der Spannungsprofile noch verstärkt wird. Die kombinierten Auswirkungen von Brennerneigungswinkel, Elektrodenabstand und Lichtbogenlänge werden in Schweißbereichsdiagrammen veranschaulicht, die stabile und instabile Parameterbereiche, Bedingungen für die Lichtbogentrennung und Szenarien mit unzureichendem Energieeintrag zeigen. Diese Ergebnisse unterstreichen den Bedarf an fortlaufender Forschung und ebnen den Weg für die Entwicklung fortschrittlicher Demonstratoren zur Verfeinerung des WIG-DE-Schweißverfahrens, insbesondere für additive Fertigungsanwendungen.

Details

Original languageEnglish
Number of pages12
Publication statusPublished - 8 Jul 2024
Peer-reviewedNo

Conference

Title77th IIW Annual Assembly and International Conference on Welding and Joining
Abbreviated titleIIW 2024
Conference number77
Duration7 - 13 July 2024
Website
Degree of recognitionInternational event
LocationRodos Palace Hotel
CityRhodos
CountryGreece

External IDs

ORCID /0000-0003-2458-0495/work/165877150
ORCID /0009-0003-5960-5565/work/165877714